HSDPA 专题技术报告 - PowerPoint PPT Presentation

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HSDPA 专题技术报告

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  1. HSDPA专题技术报告 李荣强

  2. HSDPA技术专题报告内容 • HSDPA技术特点 • HSDPA对WCDMA的3层结构的影响 • HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程 • HSDPA的Iur/Iub数据传输过程 • HSDPA系统间硬切换过程 • MAC-hs调度算法 • HSDPA码资源分配 • HSDPA功率分配 讨论内容: • 对目前WCDMA产品的影响 • 对RRM算法的影响 • 对网络业务能力的影响 • 对网络规划的影响

  3. HSDPA技术特点 • HSDPA是WCDMA下行高速数据解决方案,能够有效解决下行容量受限问题, 理论上可以达到13.976Mbps,如果编码速率为3/4,可达10.8Mbps。 • HSDPA系统的主要特点:采用2ms的短帧,在物理层采用HARQ混合自适应重传请求和AMC自适应调制编码技术,引入16QAM高阶调制提高频谱利用率,并通过码分和时分实现各个UE之间的共享信道调度。 • HSDPA传输信道可以承载背景业务,流业务,交互式业务等。 • HSDPA相比专用信道的优势: (1)HSDPA在承载峰值速率比较大的业务时,比DCH有更大的优势。DCH下行扩频因子根据峰值速率确定,并且固定不变,HSDPA的资源为所有用户共享模式,可以根据用户需要动态调度,利用资源的效率更高。 (2)HSDPA和专用信道DCH相比,能更好的利用下行功率控制的动态范围。一般来说下行功率控制动态范围在20dB左右,对于接近NodeB的专用信道DCH用户终端来说,功率控制不能最大限度的将功率降低,即使功率调整幅度达到20dB以下,容量提高也是很有限的。对于HSDPA用户,当接近NodeB的信道条件变得比较好时,NodeB的调度器可以分配给用户更多的信道码和更高的传输速率,从而无代价的提高用户的吞吐量。

  4. HSDPA技术特点(续) (3)HSDPA和专用信道DCH相比,很大的一个特点是小区内用户动态共享HSDPA资源。一个小区可以使用的HS-PDSCH信道码最多可达15个,扩频因子固定为16。这些承载数据的信道可以根据用户的信道质量好坏,动态的分配给各个用户,信道质量好的用户尽量分配更多的HS-PDSCH信道,这样就能提高系统的容量。而专用信道DCH无论信道好坏,都被某用户独享DPDCH码资源,无法充分利用码资源。 (4)在功率控制上,HSDPA的下行物理信道HS-PDSCH采用导频发射功率偏置的方式,给用户分配发射功率;下行物理信道HS-SCCH采用伴随下行DPCH导频功率偏置的方式进行功控;上行反馈信道HS-DPCCH采用伴随上行DPCCH导频发射功率偏置的方式进行功控。专用信道DPCH采用闭环快速功控的模式。

  5. HSDPA对WCDMA的3层结构的影响


  6. HSDPA对L3的影响 • RRC连接的建立、维护和释放:RRC连接的建立分为信令建立和业务建立2个过程,HSDPA只影响业务建立;HS-DSCH链路的维护主要是针对UE在移动过程中的硬切换过程,或者根据业务量大小,动态维护HS-DSCH和DCH传输信道的转换;当UE高层需要结束业务时,由UE的RRC发起RRC连接释放,UE和UTRAN所有RRC连接相关的资源都将会被释放。 • 为了支持HSDPA的RRC连接建立、维护和释放,在相关的Uu口或者Iur/Iub口消息中增加了HS-DSCH链路配置参数。 • CRNC(DRNC)中增加对HS-DSCH链路的准入判断。 • 测量过程中CRNC(DRNC)要求NodeB增加HS-DSCH的测量值: • 测量值为没有用于HS-PDSCH和HS-SCCH传输的其它所有码字的发射载波平均功率和此时可用的最大发射平均功率之比; • HS-DSCH需要的发射功率信息; • 上报每个优先级保证的bit速率信息; • 提供HSDPA用户移动过程管理,支持HS-DSCH的硬切换过程。

  7. HSDPA对L2的影响 • HSDPA使用AM RLC实体,基本没有增加RLC层的改动,但是对于UE侧的AM RLC实体,在接收到下一子层MAC-hs复位产生的Status_Report_REQ后,要求映射到HS-DSCH传输信道的AM RLC实体能够产生一个状态报告。该状态报告将告诉SRNC,在UE处哪些RLC PDUs已经被收到,哪些RLC PDUs还没有收到,需要RLC层的重传过程来完成; • HSDPA对MAC-d接口的影响: • UTRAN侧的MAC-d实体增加Flow Control实体,用来控制MAC-d和MAC-hs(或者MAC-c/sh)之间的缓存,减小数据拥塞时的丢弃和重传,从而减少层2的延时;C/T MUX 和Priority setting模块控制一个MAC-d流到多个可能的队列之间的映射,映射关系由高层配置; • UE侧的MAC-d实体要求C/T MUX模块增加与MAC-hs的接口,C/T MUX控制MAC-d只能和MAC-hs或者MAC-c/sh中的某一个连接,MAC-d中的C/T MUX实体和MAC-hs中reordering buffer之间的映射由上层配置,一个或者多个reordering buffer可以映射到一个C/T MUX实体上。 • MAC层新增MAC-hs实体,位置下移到了NodeB,得MAC-hs直接面对NodeB的物理层,控制HSDPA用户共享资源的分配和数据调度,并可以根据实际工作环境变化,进行快速功率干预和调整。没有了中间接口,使得数据传输效率可以得到提高,减小传输时延。MAC-hs下移到NodeB以后,MAC-hs和MAC-d或者MAC-c/sh之间,增加了数据面的流控和数据传输功能。NodeB的每个小区有一个MAC-hs功能实体,每个UE有一个MAC-hs功能实体。

  8. HSDPA对L2的影响—UTRAN侧的MAC层结构 • MAC-d的PDU数据流可通过Iur/Iub口,经过MAC-c/sh流控后再透传给MAC-hs,或者通过Iur/Iub口直接传送到MAC-hs。对于MAC-c/sh的结构,与R99相比,增加了MAC-d和MAC-c/sh之间的流控实体,和MAC-c/sh和MAC-hs之间的流控实体,MAC-c/sh透传MAC-d数据流时可以提供暂时缓存功能。

  9. HSDPA对L2的影响—UTRAN侧的MAC-hs结构 • 流控实体用来控制来自MAC-d或者MAC-c/sh的数据流,以便满足空中接口的能力。通过流控减少时延和堵塞情况。对于每个具有单独优先级的MAC-d数据流,流控是独立的。 • 调度/优先级处理实体协调数据流和HARQ之间的资源,根据ACK/NACK反馈情况决定新发还是重传,根据用户优先级和调度策略,以及信道质量指示,确定用户的传输数据块大小,设置优先级和队列、数据块的编号。按照信道质量好的用户尽量满足最大传输速率的方式,获得更好的小区吞吐量。

  10. HSDPA对L2的影响—UTRAN侧的MAC-hs结构(续) • HARQ实体处理HARQ进程,支持SAW协议,实现HSDPA用户多进程的数据传输,每用户协议支持最大8进程。每个TTI传输的HS-DSCH数据,对应一个HARQ进程。 • TFRI选择实体根据信道情况和资源情况选择合适的传输格式,分配HS-SCCH和HS-PDSCH信道码,选择调制方式。TFRI实体首先根据传输数据块大小和CQI指示的传输格式计算HS-SCCH信道承载的索引值Ki,如果索引值在限定的0~62的范围之外,则在Ki小于0的情况下,减小HS-PDSCH信道码个数,Ki大于62的情况下,则拒绝本次数据调度。利用TFRI实体,可以实现小区内的HSDPA物理资源的动态分配。

  11. HSDPA对L2的影响—UE侧的MAC层结构 • UE侧的MAC-hs直接和MAC-d连接,MAC-d同时和MAC-c/sh也有连接,但是协议规定,在一个UE内部MAC-d只能同时和MAC-hs、MAC-c/sh中的一个连接。

  12. HSDPA对L2的影响—UE侧的MAC-hs结构 • HARQ实体,该实体负责接收各个进程解调后的MAC-hs PDU数据包,并根据CRC校验,验证接收到的MAC-hs PDU数据包是否正确,并产生ACK/NACK给上行反馈信道HS-DPCCH。对于解调正确的MAC-hs PDU,把数据包传给上一层”重排队列分配实体”。 • Re-ordering Queue Distribution实体,根据MAC-hs PDU数据包头中的队列号(Queue ID)信息,将MAC-hs PDU数据包分送到对应队列的重排redordering实体中。

  13. HSDPA对L2的影响—UE侧的MAC-hs结构(续) • Reordering实体,每个队列有一个重排实体,由于传输数据块可能存在重传的情况,导致UE接收到的MAC-hs传输数据序列号TSN顺序可能混乱,通过“重排实体”,把接收到的MAC-hs PDU数据块按照数据包头中的TSN传输序列号进行顺序排序,并将序号连续完整的队列数据包上报给De-assembly实体。为了防止阻塞等情况发生,重排序实体可依据基于时间和窗口的机制对不连续的序列处理上报,排序后的MAC-hs数据包上传给”解包实体”。 • De-assembly实体,负责拆分MAC PDU数据包,将MAC-hs包头去掉,padding bit去掉,获得的MAC-d PDU上传给UE的MAC-d实体。

  14. HSDPA对L2的影响—业务量测量和误码统计 • MAC-hs业务量测量:支持测量每种Scheduling Priority(最多16种)的MAC-d PDU在每100ms内成功传输的比特数,不进行滤波就上报。支持对所有非HS-DSCH以及HS-SCCH的码功率总和进行测量和上报。测量信息在Common Measurement Report消息里上报,上报周期建议100ms。 • ACK/NACK统计和CQI误码统计:支持对每个UE进行ACK/NACK的统计,统计在发送一定数目的HS-PDSCH数据帧以后,收到反馈的ACK/NACK/DTX在总数目中的比例,统计NACK/DTX反映的误块率;支持对每个UE的CQI误码统计,统计一定数目的CQI误码率。这些误码统计可以用来指导UE下行HS-PDSCH和HS-SCCH的发射功率调整,以及上行ACK/NACK或者CQI发射功率偏置的重配置。

  15. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道类型(下行) • HS-DSCH下行物理信道包括HS-SCCH和HS-PDSCH信道。HS-SCCH信道承载解调HS-PDSCH的下行信令,包括HS-PDSCH信道码,进程号,新数据指示,传输块大小索引,增量冗余和星座映射方式等;HS-PDSCH信道承载HS-DSCH传输信道的数据。 • HS-PDSCH的帧结构:扩频因子为16,帧长为2ms,如果HS-PDSCH下行调制为QPSK,则M=2;如果HS-PDSCH的调制方式为16QAM,则M=4。 • HS-SCCH的帧结构:扩频因子为128,帧长为2ms,调制方式为QPSK。

  16. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道类型(上行) • HS-DSCH的上行信道只有HS-DPCCH一种类型,扩频因子为256,帧长为2ms。HS-DPCCH承载与下行HS-DSCH相关的上行反馈信令,包括ACK/NACK和CQI。HS-DPCCH子帧的第一个时隙为ACK/NACK,用来反馈某HS-PDSCH子帧数据是否正确接收到了,如果正确接收到了,反馈ACK=1,如果没有正确接收到,则反馈NACK=0。第二、三个时隙为CQI,是UE基于HS-PDSCH数据块误块率BLER=10%和接收到的HS-PDSCHs信噪比对应关系获取的信道条件指示信息。

  17. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道编码(下行) HS-PDSCH信道编码过程 HS-SCCH信道编码过程

  18. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道编码(上行) • UE在接收到HS-PDSCHs数据帧后,将在HS-DPCCH子帧的第一个时隙,反馈给UTRAN数据是否已被正确接收的信息;同时根据HS-DSCH链路建立或者重配置确定的CQI反馈周期和重复周期,确定是否需要在HS-DPCCH子帧的第2,3个时隙,承载CQI的编码信息。 • ACK/NACK的编码方式比较简单,把1bit直接相同复制成10bits的符号; • CQI的值为5bit,编码时使用20X5的编码矩阵,产生20bits的编码后符号。

  19. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道定时关系 注意:ACK/NACK和CQI的反馈时间是完全独立的。

  20. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道调制与接收(下行)HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道调制与接收(下行) • HS-PDSCH和HS-SCCH的物理信道调制包括:下行串并转化,高阶调制映射,扩频加扰以及功率偏值因子控制。其中HS-PDSCH的调制方式可以是QPSK,或者16QAM,选取何种调制方式由MAC-hs指示;HS-SCCH的调制只有QPSK方式。 • NodeB通过时分和码分的方式,把各个用户的HS-SCCHs和HS-PDSCHs物理信道下发给UEs,每个UE根据HS-DSCH链路建立时分配的HS-SCCH信道码集,解调空口的HS-SCCHs信道。每个UE的HS-SCCH信道码集最多有4个,每个子帧NodeB选择其中一个,UE必须解调整个HS-SCCHs信道码集,识别目前使用的HS-SCCH信道。UE和NodeB将遵循下面的原则:如果UE在当前子帧中没有检测到属于自己的控制信息,那么在下一个子帧中,UE将监听HS-SCCH集中所有的HS-SCCH信道。如果UE检测到了属于自己的控制信息,那么在下一个子帧中,UE只需要监听相同的HS-SCCH信道。UE在检测到HS-SCCH信道上承载了属于自己的控制信息后,开始接收HS-PDSCHs信道。

  21. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道调制与接收(上行)HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理信道调制与接收(上行) • HS-DPCCH物理信道调制为BPSK方式。信道是否承载ACK/NACK,根据接收到的HS-PDSCHs数据帧和定时关系决定;是否承载CQI由UE伴随专用信道定时关系和CQI反馈周期、重复周期决定。 • NodeB在解调上行HS-DPCCH信道的ACK/NACK时,将根据下行HS-PDSCH信道发射的子帧和伴随专用信道对应帧的延时差,计算出HS-DPCCH承载的ACK/NACK相对于上行专用信道DPCH的chip级延时,进而获取HS-DPCCH承载的ACK/NACK信息。 • NodeB在解调上行HS-DPCCH信道的CQI值时,同样利用下行HS-PDSCH信道发射的子帧和伴随专用信道对应帧之间的延时差,以及CQI的反馈周期和重复周期,确定在HS-DPCCH子帧中是否有CQI,并且计算出HS-DPCCH中的CQI相对于上行专用信道DPCH的chip延时,进而获取HS-DPCCH承载的CQI信息。

  22. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH压缩模式处理 • 如果用户下行物理信道HS-SCCH子帧的一部分或者相关的下行物理信道HS-PDSCHs子帧的一部分,与下行专用信道DPCH的一个传输gap重叠,那么UE将不解调物理信道HS-SCCH或者HS-PDSCHs的相应子帧,因此不反馈该子帧的ACK或者NACK信息; • 如果UE判断,将要承载ACK/NACK信息的HS-DPCCH时隙的一部分与上行DPCH的一个传输gap会发生重叠,那么在该时隙中,UE不会发送ACK/NACK信息; • 如果UE判断,将要承载CQI信息的HS-DPCCH时隙的一部分与上行DPCH的一个传输gap会发生重叠,那么在该子帧中,UE不会发送CQI信息;但是对于需要重复的N_cqi_transmit – 1个其他没有发生重叠的HS-DPCCH子帧中的CQI值,UE需要发送。 • 如果UE当前的HS-DPCCH子帧需要承载上报的CQI信息,但是获取该CQI值的3个时隙信噪比测量时间与下行传输gap全部或者部分发生了重叠,导致获取的HS-PDSCHs接收信噪比不准确,获得的CQI值不可用。因此UE把该HS-DPCCH子帧的CQI值以及接下来的N_cqi_transmit – 1个重复子帧的CQI值设置为DTX,然后发送给NodeB。

  23. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH发射分集模式 • HS-PDSCH子帧使用的发射分集模式应该和HS-PDSCH子帧相关的下行专用信道DPCH的发射分集模式相同。如果在HS-DSCH服务小区发射的无线链路上,和HS-SCCH子帧相关的下行专用信道DPCH使用的是开环或者闭环发射分集,则该小区HS-SCCH子帧被发射时应当使用STTD方式,否则该HS-SCCH子帧将不使用发射分集。在一个HS-SCCH或者HS-PDSCH子帧期间,以及在HS-SCCH子帧前一个时隙内,在相关的专用信道DPCH上的发射分集模式不可以改变,这些改变包括:没有发射分集和开环或者闭环模式之间的变化。

  24. HSDPA对L1的影响—HS-DSCH物理层测量 • HS-DSCH的物理层需要提供的测量包括下面2点: • 没有用于HS-PDSCH和HS-SCCH传输的其它所有码字的发射载波平均功率和此时可用的最大发射平均功率之比的测量; • HS-DSCH无线链路需要的发射功率信息测量; • 物理层测量的结果通过Iub的测量控制过程,上报给CRNC。CRNC利用物理层测量的结果,根据一定的判决算法,做出是否需要发起重配置的过程。NodeB也可以根据测量结果,进行HS-PDSCHs的功控,协议要求功率测量反馈周期为100ms。

  25. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Uu口消息过程 • HS-DSCH链路通过空口的无线承载建立、重配置过程,把SRNC配置给UE的所有层面的HSDPA参数传给UE;通过无线承载释放过程要求UE释放HSDPA资源。这些过程的消息在下行DCCH上,采用AM或者UM RLC,发送给UE。 • 过程涉及的HSDPA参数汇总:New H-RNTI对应UE的UE-id标识信息;Added or Reconfigured DL TrCH information信息包含HARQ Info、MAC-hs reset和Added or reconfigured MAC-d flow;Downlink HS-PDSCH Information信息包含HS-SCCH Info、Measurement Feedback Info(HS-DSCH的功率偏置,CQI反馈周期,重复周期,功率偏值);Downlink information for each radio link信息包含服务HS-DSCH无线链路指示;Deleted DL TrCH information信息包含Downlink transport channel type和DL HS-DSCH MAC-d flow identity;RB information to be affected信息中的RB mapping info包括Downlink transport channel type和DL HS-DSCH MAC-d flow identity等参数;Uplink DPCH Info信息中Uplink DPCH Power Control Info包含ACK/NACK的功率偏置设置。

  26. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Uu口消息过程(续) • HS-DSCH链路通过空口的传输信道重配置过程,可以把SRNC配置给UE的RLC层以下的HSDPA参数传给UE。这些过程的消息在下行DCCH上,采用AM或者UM RLC,发送给UE。 • 传输信道重配置过程中增加的HSDPA参数信息汇总:New H-RNTI对应UE的UE-id标识信息;Added or Reconfigured DL TrCH information信息包含HARQ Info、MAC-hs reset和Added or reconfigured MAC-d flow;Downlink HS-PDSCH Information信息包含HS-SCCH Info、Measurement Feedback Info(HS-DSCH的功率偏置,CQI反馈周期,重复周期等);Downlink information for each radio link信息包含服务HS-DSCH无线链路指示。Uplink DPCH Info信息中Uplink DPCH Power Control Info包含ACK/NACK的功率偏置设置。

  27. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Uu口消息过程(续) • HS-DSCH链路通过空口的物理信道重配置过程,可以把SRNC配置给UE的物理层HSDPA参数传给UE。这些过程的消息在下行DCCH上,采用AM或者UM RLC,发送给UE。注意:该过程不携带MAC-hs复位指示,不能用于UE需要MAC-hs复位情况下的重配置。 • 物理信道重配置过程涉及的HSDPA参数配置汇总:New H-RNTI对应UE的UE-id标识信息;Downlink HS-PDSCH Information信息包含HS-SCCH Info、Measurement Feedback Info(HS-DSCH的功率偏置,CQI反馈周期,重复周期,功率偏置);Downlink information for each radio link信息包含服务HS-DSCH无线链路指示;Uplink DPCH Info信息中Uplink DPCH Power Control Info包含ACK/NACK的功率偏置设置。

  28. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iur口消息过程 • SRNC通过无线链路建立过程,配置HSDPA参数给DRNC,DRNC将保留必要的资源并根据消息中给定的参数配置新的无线链路。 • SRNC通过无线链路删除过程,要求DRNC释放HSDPA资源。 • 无线链路建立请求消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information;HS-PDSCH RL ID;UE Support Of Dedicated Pilots For Channel Estimation Of HS-DSCH; • 无线链路建立响应消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information Response;HS-DSCH-RNTI; • 无线链路建链失败消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information Response;HS-DSCH-RNTI; • 无线链路删除请求消息中的参数比较简单,只包括需要删除的无线链路号。如果需要删除HS-DSCH无线链路,只需把RL ID设置为HS-PDSCH RL ID即可。

  29. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iur口消息过程(续)HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iur口消息过程(续) • SRNC通过同步无线链路重配置准备过程来准备无线链路新的配置,这个过程可以用于源HS-DSCH无线链路的释放和新的HS-DSCH无线链路的建立。如果已经存在一个重配置过程,则同步无线链路重配置将不会发起。 • 同步无线链路重配置准备消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information;HS-DSCH Information To Modify;HS-DSCH MAC-d Flows To Add;HS-DSCH MAC-d Flows To Delete;HS-PDSCH RL ID;UE Support Of Dedicated Pilots For Channel Estimation Of HS-DSCH ; • 同步无线链路重配置已准备消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information Response;HS-DSCH-RNTI;MAC-hs Reset Indicator; • 同步无线链路重配置失败消息中RLs Causing Reconfiguration Failure指示建链失败的原因;

  30. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iur口消息过程(续)HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iur口消息过程(续) • SRNC通过同步无线链路重配置执行过程来命令DRNS切换DRNS中的无线链路到新的配置上去,使得HS-DSCH无线链路重配置准备过程的资源生效,实现HS-DSCH无线链路的释放或者新建链路开始发送数据给UE。 • SRNC通过同步无线链路重配置取消过程来命令DRNS释放DRNS中无线链路的新配置,可用来取消HS-DSCH无线链路重配置准备过程,放弃源HS-DSCH无线链路的资源释放或者新建链路的资源配置。 • 无线链路参数更新过程由DRNS完成,更新一个UE-UTRAN无线链路上HS-DSCH的相关参数,或者更新无线连接列表上的参考相位。如果存在一个准备重配置过程,就不能发起无线链路参数更新过程。 • 无线链路参数更新过程的信息HS-DSCH FDD Update Information包含的可更新参数包括:HS-SCCH信道码、CQI反馈周期和重复周期、ACK/NACK重复因子、CQI功率偏置、ACK/NACL功率偏置等参数。

  31. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iub口消息过程 • CRNC通过无线链路建立过程,配置HSDPA参数给NodeB,NodeB根据要求分配资源给新的无线链路。 • CRNC通过无线链路删除过程,要求NodeB释放HSDPA资源。 • 无线链路建立请求消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information;HS-DSCH-RNTI;HS-PDSCH RL ID; • 无线链路建立响应消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information Response; • 无线链路建链失败消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information Response; • 无线链路删除请求消息中的参数比较简单,包括NodeB Communication Context ID,CRNC Communication Context ID和RL ID几个参数。如果需要删除HS-DSCH无线链路,需要把RL ID设置为HS-PDSCH RL ID,并提供NodeB和CRNC通讯上下文标识。

  32. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iub口消息过程(续)HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iub口消息过程(续) • CRNC通过同步无线链路重配置准备过程来准备无线链路新的配置,这个过程可以用于源HS-DSCH无线链路的释放和新的HS-DSCH无线链路的建立。如果已经存在一个重配置过程,则同步无线链路重配置将不会发起。 • 同步无线链路重配置准备消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information;HS-DSCH Information To Modify;HS-DSCH MAC-d Flows To Add;HS-DSCH MAC-d Flows To Delete;HS-PDSCH RL ID;HS-DSCH-RNTI; • 同步无线链路重配置已准备消息中的HSDPA信息:HS-DSCH Information Response。NodeB反馈给CRNC的RADIO LINK RECONFIGURATION READY消息中不包括NodeB的MAC-hs是否复位指示,实际上协议在这点上可以做一定改进,把产生MAC-hs是否复位指示的参数从DRNC下移到NodeB,对于HS-DSCH在同一NodeB小区间切换的硬件设计会更方便些。 • 同步无线链路重配置失败消息中RLs Causing Reconfiguration Failure指示建链失败的原因;

  33. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iub口消息过程(续)HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iub口消息过程(续) • CRNC通过同步无线链路重配置执行过程来命令NodeB切换NodeB中的无线链路到新的配置上去,使得HS-DSCH无线链路重配置准备过程的资源生效,实现HS-DSCH无线链路的释放或者新建链路开始发送数据给UE。 • CRNC通过同步无线链路重配置取消过程来命令NodeB释放NodeB中无线链路的新配置,可用来取消HS-DSCH无线链路重配置准备过程,放弃源HS-DSCH无线链路的资源释放或者新建链路的资源配置。 • 当NodeB侧HS-DSCH相关的无线链路参数值有更新必要时,由NodeB发起无线链路参数更新过程。在这个过程中,NodeB会推荐一些HS-DSCH相关的无线链路参数值给RNC。如果有一个准备重配置存在,无线链路参数更新过程将不能发起。 • 无线链路参数更新过程的信息HS-DSCH FDD Update Information包含的可更新参数包括:HS-SCCH信道码、CQI反馈周期和重复周期、ACK/NACK重复因子、CQI功率偏置、ACK/NACL功率偏置等参数。

  34. HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iub口消息过程(续)HSDPA的Uu/Iur/Iub消息过程——Iub口消息过程(续) • CRNC通过“物理共享信道重配置过程”可以动态实现NodeB的HS-DSCH小区资源的分配或者重分配。配置内容包括HS-PDSCH和HS-SCCH可以使用的总功率;HS-PDSCH和HS-SCCH使用的扰码;HS-PDSCH信道码集信息;HS-SCCH信道码集信息。该过程只存在于CRNC和NodeB之间。 • 物理共享信道重配置的信息参数包括:HS-PDSCH And HS-SCCH Total Power;HS-PDSCH And HS-SCCH Scrambling Code;HS-PDSCH FDD Code Information;HS-SCCH FDD Code Information。 • 物理共享信道重配置响应的消息比较简单,只包括执行标识号Transaction ID和可选的出现错误理解情况的诊断信息Criticality Diagnostics。 • 如果NodeB不能支持所有的物理共享信道重配置信息,NodeB将拒绝该重配置。反馈物理共享信道重配置失败消息,包含原因信息Cause IE。 • 需要注意“物理共享信道重配置过程”动态调整对处于HSDPA连接状态的用户存在的影响。

  35. HSDPA的Iur/Iub数据传输过程 • HSDPA新增的MAC-hs放在NodeB中,HSDPA的数据帧和控制帧通过传输承载从MAC-d经过Iur或者Iur/Iub接口到达NodeB中的MAC-hs。目前有两种传输途径,传输承载由MAC-d经过MAC-c/sh到达MAC-hs或者由MAC-d直接到达MAC-hs。下面为HSDPA的传输信道协议模型(TNL—Transport Network Layer): • 图中NodeB的MAC-hs实体通过Uu接口传输MAC-hs PDUs给UE中的对等MAC-hs实体,SRNC中的MAC-d实体利用HS-DSCH的帧协议传输MAC-d PDUs给NodeB中的MAC-hs,HS-DSCH FP信息增加头信息形成HS-DSCH FP PDU,通过一个传输承载传送到NodeB。NodeB的转发功能将转发由HS-DSCH FP接收到的HS-DSCH数据给MAC-hs,MAC-hs的调度功能实现用户HS-DSCH数据的调度,并经过空口发送给UE。

  36. HSDPA的Iur/Iub数据传输过程(续) • 图中SRNC的MAC-d数据流经过CRNC中的MAC-c/sh,由MAC-c/sh的流控功能实体负责调度来自SRNC的MAC-d数据流给NodeB的MAC-hs。 • 图中HS-DSCH FP数据帧经过CRNC透传,直接发给NodeB的MAC-hs。

  37. HSDPA的Iur/Iub数据传输过程(续) • MAC-d数据流通过数据帧的形式从SRNC的MAC-d实体传给NodeB的MAC-hs实体,数据流的流控由SRNC和NodeB之间的控制帧完成。SRNC发容量请求控制帧给NodeB,告诉缓存用户数据量;NodeB发容量分配控制帧给SRNC,告诉数据传送周期及数据量。 • SRNC的容量请求控制帧主要包括:优先级指示(0最低,15最高);指示缓存中用户的数据量; • NodeB的容量分配控制帧主要包括:优先级指示(0最低,15最高);允许的最大MAC-d PDU大小;定义传输MAC-d PDUs数据的HS-DSCH Interval传输周期时间;定义在规定的传输周期内,需要传输给NodeB的MAC-d PDUs个数;以及这种传输周期定义格式可以持续的周期个数。

  38. HSDPA的Iur/Iub数据传输过程(续) • SRNC根据NodeB的容量分配控制帧定义的参数,把需要传输的MAC-d数据按照数据帧格式组成帧,并发给NodeB的MAC-hs。 • MAC-d流数据传输过程 • MAC-d流数据帧格式

  39. HSDPA系统间硬切换过程 • HS-DSCH的移动过程只有硬切换,UE在HSDPA下行信道上,始终只与一个小区保持HS-DSCH连接,当UE在CELL_DCH状态下,从源小区移动到目标小区时,只能发生硬切换。对于UE的上行信道,由于在同一个NodeB内的小区切换时,可以根据硬件物理资源共享特性,支持特定HS-DSCH硬切换情况下的更软合并处理,提高上行HS-DPCCH信道在软切换区域的解调性能。SRNC根据UE的测量报告和网络侧的其它信息来进行HS-DSCH硬切换判决,移动过程可以由网络侧或者UE来主导控制,在R5中,只支持网络侧控制的移动过程。

  40. HSDPA系统间硬切换过程(续) • 图中SRNC为UE在初始链路建立时对应的RNC,此时的CRNC和SRNC对应同一个RNC。伴随UE的移动,进入DRNS(Drift radio network service)后,对于和UE连接的NodeB资源管理和控制交给了DRNC,同时HS-DSCH传输信道需要的MAC-d数据流,由SRNC经过DRNC传给HS-DSCH服务小区的NodeB MAC-hs。服务小区更新过程依赖于UTRAN和UE对等的RLC层轮询(Polling),发送方可以通过设置发送时RLC PDU中的Polling比特,来要求接收方反馈接收的状态报告,获取发送RLC PDUs是否成功的信息,决定是否重传或者发送新的RLC PDUs。 • 当UE的HS-DSCH传输进入软切换区域以后,由于伴随专用信道能够利用软切换区域的多条链路来提高下行解调性能,可能会使得下行HS-SCCH信道伴随的下行专用信道DPCH的导频功率相对减小,为了保持HS-SCCH较好的解调性能,则需要对HS-SCCH相对于下行专用DPCH导频的发射功率偏置值进行适当调整。同样对上行的HS-DPCCH也可能需要作适当的功率偏置调整。

  41. MAC-hs调度算法 • 不同用户和同一用户不同时刻的下行链路的质量差异性很大,通过HSDPA共享信道在不同UE之间快速调度和分配,将资源及时分配给信道条件好的用户,可以大大提高系统容量。下图为资源调度示意图: 图中假设有5个HS-PDSCH信道码,2个HS-SCCH信道码,3个HSDPA用户 • 图中一个TTI的间隔为2ms,由于只有2个HS-SCCH信道码,在同一个TTI内最多允许2个HSDPA用户可以通过码分共享5个HS-PDSCH信道码。在不同TTI内,3个HSDPA可以通过时分共享5个HS-PDSCH信道码,UE可以使用的最多HS-PDSCH信道码个数由UE的最大能力决定。图中第一个TTI的全部HS-PDSCH码道都分配给了”UE#1”,第2,3个TTI分别分配给”UE#2” 3个HS-PDSCH信道码和”UE#3” 2个HS-PDSCH信道码。如何针对当前用户的信道质量和优先级,确定用户传输速率和调制方式,分配用户可用的HSDPA资源,就是影响HSDPA容量的很关键技术——HSDPA的调度。

  42. MAC-hs调度算法(续) • MAC-hs典型调度算法1——轮循调度(Round Robin),其目标是保障用户间的公平性,即保障每个用户都能得到一定的服务时间。轮循调度是一种简单调度算法,以循环分配资源的方式保障用户间的公平性,但没有考虑无线信道的时变特点,也没有利用无线信道所提供的信息(如载干比值等),因此它难以充分利用系统资源以达到较高的系统容量。另外从算法复杂性考虑,由于R.R调度无优先级指标,不需排序,因此是一种复杂度很低的简易算法。 • MAC-hs典型调度算法2——最大载干比Max C/I调度,其目标是获得最大的系统容量和最高的资源利用率,而不考虑用户间的公平性。它在每一帧都选择载干比最高的UE进行服务,因此使系统在每一帧都能够尽量选择最高阶的调制编码格式,从而达到尽可能高的传输速率。Max C/I调度利用了信道信息,能够达到较高的系统容量和资源利用率,但由于没有考虑用户公平性,因此在系统运行中,可能会出现一些信道条件相对较差的用户长时间得不到服务的情况,也就难以提供时延保障。从算法复杂性考虑,Max C/I调度需要对用户的载干比值进行排序比较,因此复杂度比R.R要高。 • HSDPA的调度需要考虑系统的吞吐量、也要考虑各个用户的QoS要求和公平性。

  43. MAC-hs调度算法(续) • HSDPA的调度算法首先对小区内HSDPA用户的优先级进行排队,然后按照用户优先级高低以及CQI信道质量指示的可传输数据块大小,从队列中调度MAC-hs PDU数据包,并根据CQI指示的传输格式,进行用户数据格式选取和资源配置。对于每个TTI残存资源无法满足调度用户CQI信道质量指示的可传输数据块大小的情况,如果这种差别比较小,建议通过降CQI等级来减小调度数据块大小;如果差别很大,则给优先级排队中优先级低,数据块传输小的用户进行调度。 • HSDPA调度算法必须满足用户强制性参数条件时,才能参与调度。强制性条件参数包括:(1)Wait_inter_tti>MAX(Min_inter_tti,ACK/NACK的重复因子);(2)CQI>0;(3)QueueLength>0;(4)CM_Ind=0无压缩;...。 • HSDPA调度的关键是进行用户不同优先级权值计算,涉及的权值计算参数包括:W1=CQI;W2=QueueLength level;W3=spare discard time;W4=QueueLength/spare discard time;W5=wait_inter_tti-(Min_inter_tti,ACK/NACK的重复因子);...。根据吞吐量和公平性要求,假设各个权值分配的权重值为Qi,则第j个用户的优先级值计算公式为:Pj=W1*Q1+W2*Q2+W3*Q3+W4*Q4+W5*Q5+,...。根据Pj值的大小,实现HSDPA小区内不同用户的优先级排队。

  44. HSDPA码资源分配 • 按用户优先级从高到低的顺序,依次对用户进行码资源最大化分配。高优先级用户根据UE反馈的CQI指示,如果可传输的数据块大小大于用户队列缓存中MAC-d的数据量,则按照CQI指示传输格式进行资源调度;否则按照队列中实际MAC-d数据量的大小,根据当前信道质量下,满足一定传输性能的编码速率要求,计算需要的HS-PDSCH信道码个数及相应的调制方式。完成最高优先级用户的码资源分配后,依次按照优先级用户的顺序,把剩余的码资源按照相同的分配原则分配给各个用户,直到所有码资源用尽。 • 如果每个TTI残存资源无法满足调度用户CQI信道质量指示的可传输数据块大小,则在数据块大小差别比较小时,建议通过降CQI等级来减小调度数据块大小;在数据块大小差别很大,则给优先级排队中优先级低,数据块传输小的用户进行调度。 • 对于用户需要数据重传的情况,建议根据CQI反馈的信道质量好坏,来进行资源分配。通常这种情况下信道质量变差了,为了保证重传的优先级比较高,并同时兼顾使信道条件好的用户能够使用更多的HS-PDSCHs信道码,可以考虑把需要重传的用户HS-PDSCHs信道码个数减小,用户每次CQI指示信道质量恶化了,就减少1个,通过多次重传来提高解调增益。按照这样的配置原则,在最大重传周期内,UE实在重传不能成功,就放弃。如果CQI反馈的信道质量变好了,则利用当前信道质量的编码速率和相同调度数据块大小,计算实际需要的传输格式,有可能会减小对信道码个数的需求。

  45. HSDPA功率分配——HS-PDSCH功率分配 • 用户HS-PDSCHs发射总功率PHSPDSCH=PCPICH+ΓNodeB+Δ。其中ΓNodeB是在配置的功率偏置参数Γ或者估计的功率偏置参数Γ情况下,根据接收的NACK误码情况,所做的调整后的值,如果UE反馈的CQI准确,则ΓNodeB=Γ;Δ是用户信道条件质量好过了用户能够传输数据最大能力时,可以减小的功率值。用户所有的HS-PDSCHs信道码均分该用户的HS-PDSCHs发射总功率PHSPDSCH。 • CQI相邻两个等级之间的EbVsN0相差大致1dB左右,可以利用这个特性,在HS-PDSCH发射功率有冗余时,通过增加发射功率ΔΓ,可以相应增加CQI等级ΔΓ,提高用户的传输速率;在HS-PDSCH发射功率不足时,通过减小发射功率ΔΓ,可以相应减小CQI等级ΔΓ,降低用户的传输速率,并保持解调性能不受影响。 • 对同一个TTI内调度的最后一个用户,如果HS-PDSCH承载的是新发数据,则根据CQI和需要发射功率之间的对应关系,利用剩余功率对CQI的等级值进行调整,确定在保证传输性能下的CQI值,并利用新的CQI值指示的数据块大小进行数据调度和传输格式选取。如果用户队列中数据量大于CQI指示的数据块大小,则按照CQI指示值进行调度;否则根据CQI指示的编码速率和调制方式以及队列中数据量大小,计算扩频前的bits数,并获取HS-PDSCH信道码数。 • 对同一个TTI内调度的最后一个用户,如果HS-PDSCH承载的是重传数据,则直接利用剩余功率。

  46. HSDPA功率分配——HS-SCCH功率分配 • HS-SCCH信道功率控制和HS-PDSCH信道一样,完全由NodeB功率控制算法决定。 • 协议提供了可选的SRNC配置HS-SCCH相对于伴随下行专用信道DPCH导频功率的偏置值PowerOffsetHS-SCCH,假设下行专用信道导频时隙功率为PowerDCH_Pilot,则HS-SCCH子帧时隙发射功率PHS-SCCH=PowerDCH_Pilot+PowerOffsetHS-SCCH。根据用户优先级顺序,在NodeB给定的HS-SCCH发射功率范围内依次分配需要调度用户的HS-SCCH发射功率。 • HS-SCCH信道发射功率PHS-SCCH可以根据NodeB解调HS-DPCCH情况来做适当调整。如果HS-SCCH发射功率偏低,可能会导致UE无法有效解调HS-SCCH信道,也就不会反馈ACK/NACK。因此NodeB有必要统计发射了HS-SCCH帧后,在ACK/NACK反馈有效时间内,是否有ACK/NACK的解调值。如果没有,有可能是因为上行反馈的HS-DPCCH信道与UE上行DPCH压缩gap时隙发生部分重叠,UE不反馈HS-DPCCH中的ACK/NACK,或者因为上行HS-DPCCH的ACK/NACK发射功率过低导致的;另外一种原因是UE根本就没有解调出来下行的HS-SCCH,导致无反馈HS-DPCCH中的ACK/NACK。如果NodeB发现在连续几个的下行HS-SCCH子帧发出后,都没有接收到HS-DPCCH上的ACK/NACK信息,并且CQI的误码在正常范围内,说明HS-SCCH信道发射功率PHS-SCCH偏低,需要提高PHS-SCCH的值,在一定范围内,按照合适的调整步距进行提高。 • HSDPA上行和下行功率控制的稳健性设计是我们必须要考虑的。

  47. HSDPA功率分配——总功率控制策略 • NodeB HSDPA小区的HS-SCCH和HS-PDSCH可用发射总功率值是可选配置项,如果CRNC没有配置该参数,HS-DSCH用户的HS-SCCH和HS-PDSCH用户可以使用剩余的下行专用信道DPCH发射功率;如果配置了该参数,HS-DSCH用户的HS-SCCH和HS-PDSCH发射总功率不能超过该限定值。 • 承载用户信令的HS-SCCH信道在空口上发送时间超前用户数据子帧HS-PDSCHs两个slot,因此在决定用户HS-SCCH发射功率时,必须考虑可能存在的前一次各个用户HS-PDSCH发送功率设置。HS-SCCH信道功率必须优先保证,假设提供HS-SCCH功率冗余为10%,HS-SCCH和HS-PDSCH总功率使用的示意图如下所示: • 图中同一个TTI的物理信道HS-SCCHs和HS-PDSCHs可以使用的发射功率最高可达总功率的90%,留下10%的余量给下一个子帧HS-SCCH功率需求提高时使用。当前TTI的HS-SCCHs功率和前一子帧的HS-PDSCHs功率之和为HSDPA可以使用的最大功率。

  48. 讨论内容—对目前WCDMA产品的影响 • 华为公司WCDMA产品支持HSDPA技术的平滑演进,通过对R4版WCDMA基站进行升级,就可以支持HSDPA,升级的方式如下: (1)小区不增加载频的升级方式。利用新的支持HSDPA的基带单板取代该载频扇区原来的基带处理单板,原来的基带单板可以用于不支持HSDPA小区的信道扩容,再通过软件上的升级,就可以平滑升级为R5的WCDMA产品。 (2)小区增加载频的升级方式。直接利用支持HSDPA功能的基带处理单板,除了支持HSDPA功能,还支持语音和专用信道数据等原来R4的处理功能。原有频点继续支持语音和专用信道数据。

  49. 讨论内容—对RRM算法的影响 • 资源预留:对于HSDPA、专用信道和公共信道的共享码资源和功率的单载频小区,需要预留出一定的码资源和功率资源作为HSDPA独用资源。预留资源的大小需要结合小区规划和估计的业务量求。预留的资源可以根据业务量变化的需要进行必要的调整,但资源的调整应该限制在相对不高的频率内。因为每次动态的调整,都可能导致某些在线的HSDPA用户,来不及重配置,就由于新配置的码资源或者功率资源受限,而被拒绝服务。如果HSDPA独享一个载频,则这个载频对应的小区被HSDAP信道独享码资源和功率,也不存在动态调整。 • 功率管理:HSDPA相关信道HS-PDSCH、HS-SCCH和HS-DPCCH的功率控制主体在NodeB,由NodeB的MAC-hs实体决定采取什么方式的功控策略。HSDPA的各个物理信道均采取功率偏置的方式,HS-PDSCH的发射功率为小区下行公共导频信道发射功率加上偏置值;HS-SCCH发射功率为下行伴随专用信道导频发射功率加上偏置值;HS-DPCCH发射功率为上行伴随专用控制信道导频发射功率加上偏置值。一般来说在HS-DSCH链路建立或者重配置过程中,RNC会分配这些功率偏置值给NodeB和UE,NodeB可以在此基础上,自行决定自己的功率控制方式,以便面对复杂的传输环境和UE专用信道处于软切换状态给HSDPA下行信道带来的影响。NodeB的MAC-hs在进行每个HSDPA的TTI内用户调度时,需要考虑HSDPA可用的下行总功率资源。在HS-SCCH和HS-PDSCH信道之间进行合理的分配和控制,提高资源利用。

  50. 讨论内容—对RRM算法的影响(续) • 信道类型选择和参数配置:RNC根据请求建立的业务属性选择合适的信道类型,以便决定采用HS-DSCH传输信道,还是DCH或者FACH传输信道。例如可以把BE(Best Effort)业务映射到HS-DSCH信道,并为之配置HSDPA相关的信道参数。 • 分组调度:分组调度也称为队列调度,它运行在网络节点中发生冲突需要排队调度之处,按照一定的服务规则对交换节点的不同输入业务流分别进行调度和服务,使所有的输入业务流能按预定的方式共享交换节点的输出链路带宽。分组调度是决定系统中HSDPA性能的关键部分,调度算法有多种多样,但是都应有对应的性能指标,比如公平性调度算法的性能指标主要涉及到时延性能,公平性和复杂性以及吞吐量。用户公平性实质上是指业务公平性,简单的解释就是需要带宽大的业务分配较大的带宽,需要带宽小的业务分配较小的带宽;而时延保障也是针对不同业务的不同时延需求来提供的,调度算法考虑了网络所提供服务的业务类型及其所需的服务质量。系统可以根据运营商的要求调整算法参数,来实现不同的策略,例如轮巡法、公平时间法、公平吞吐率法,和利用效率最高的最大C/I法,以及综合考虑用户公平性和资源利用效率的方法等。